blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2023-6-653-658blackmet-2653Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESОценка эффективности электроплавки металлизованного сидеритового концентратаEvaluating the efficiency of metallized siderite concentrate electric meltinghttps://orcid.org/0000-0002-6395-0834ВусихисА. С.VusikhisA. S.

Александр Семенович Вусихис, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии цветных металлов

Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101

Aleksandr S. Vusikhis, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of Pyrometallurgy of Non-Ferrous Metals

101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation

vas58@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4343-914XЛеонтьевЛ. И.Leont’evL. I.

Леопольд Игоревич Леонтьев, академик, советник, Президиум РАН, д.т.н., профессор, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», главный научный сотрудник, Институт металлургии Уральского отделения РАН

Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4

Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 32а

Leopol’d I. Leont’ev, Academician, Adviser, Russian Academy of Sciences, Dr. Sci. (Eng.), Prof., National University of Science and Techno­logy “MISIS”, Chief Researcher, Institute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of Science

101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation

4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation

32a Leninskii Ave., Moscow 119991, Russian Federation

leo@presidium.ras.ruЧесноковЮ. А.ChesnokovYu. A.

Юрий Анатольевич Чесноков, к.т.н., главный специалист

Россия, 620041, Екатеринбург, ул. Основинская, 8

Yurii A. Chesnokov, Cand. Sci. (Eng.), Chief Specialist

8 Osnovinskaya Str., Yekaterinburg 620041 Russian Federation

garlic@torex-npvp.ruИнститут металлургии Уральского отделения РАНРоссияInstitute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of ScienceRussian FederationИнститут металлургии Уральского отделения РАН; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»; Президиум РАНРоссияInstitute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of Science; National University of Science and Technology “MISIS”; Scientific Council on Metallurgy and Metal Science of Russian Academy of Sciences (Department of Chemistry and Material Sciences)Russian FederationООО «НПВП ТОРЭКС»РоссияLLC “NPVP TOREKS”Russian Federation202329122023666653658Copyright © Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Чесноков Ю.А., 20232023Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Чесноков Ю.А.Vusikhis A.S., Leont’ev L.I., Chesnokov Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2653

Бакальские сидериты относятся к бедным, труднообогатимым карбонатным железным рудам. Низкое содержание фосфора и цветных металлов делает сидериты ценным сырьем для получения высокометаллизированного концентрата, пригодного для использования в сталеплавильных процессах. Восстановление сидеритов во вращающейся печи при 1300 – 1350 °С с последующим отделением пустой породы методом магнитной сепарации позволяет получить в качестве сырья концентрат со степенью металлизации более 90 % и содержанием пустой породы около 5 %, пригодный для выплавки стали. Цель данной работы – оценить эффективность процесса получения металла из сидеритовой руды, включающего получение высокометаллизованного сидеритового концентрата в восстановительной печи, а также его горячую загрузку в руднотермическую печь и сам процесс плавки. Для этого произведен расчет электроплавки в электрической руднотермической печи, позволяющий определить большое количество параметров, в том числе расход электроэнергии, необходимый для плавки. В качестве исходных материалов использовали кусковой металлизированный сидеритовый концентрат (φмет = 92,3 %), содержащий 35 % пустой породы. Для сравнения взят брикетированный металлизированный сидеритовый концентрат, полученный из кускового концентрата, в котором значительное количество пустой породы удалено методом мокрой магнитной сепарации. Анализ результатов показывает, что повышение температуры кускового концентрата от 25 до 1000 °С снижает удельные энергозатраты и одновременно увеличивает производительность печи до значений, сравнимых с параметрами плавки брикетированного концентрата. Это подтверждает эффективность предлагаемого процесса. Для снижения температуры плавления высокомагнезиальных шлаков в качестве флюса предложено использовать колеманит.

The Bakal siderites belong to low-grade refractory carbonate iron ores. The low content of phosphorus and non-ferrous metals makes siderites a valuable raw material for obtaining highly metallized concentrate suitable for use in steelmaking processes. Reduction of siderites in a rotary furnace at 1300 – 1350 °C followed by magnetic separation of waste rock allows to obtain a concentrate with metallization degree over 90 % and a content of waste rock of about 5 % suitable for steelmaking as raw materials. The purpose of this work is to evaluate the efficiency of the process aimed at obtaining metal from siderite ore including obtaining of highly metallized siderite concentrate in a recovery furnace, as well as its hot loading into ore-thermal furnace and melting process itself. To do this, the electric melting was calculated in the electric ore melting furnace providing for determination of a large number of parameters including the electricity consumption required for melting. As raw materials we used a highly metallized siderite concentrate (φmet = 92.3 %) containing 35 % of waste rock and, for comparison, a briquetted metallized siderite concentrate obtained from a lump concentrate in which a significant amount of waste rock was removed by wet magnetic separation. The results analysis shows that increase in concentrate temperatures from 25 to 1000 °C decreases specific energy consumption and at the same time increases the furnace productivity to values comparable to the parameters of melting briquetted concentrate. This confirms the efficiency of the developed process. To reduce the melting point of high-magnesium slag, it is proposed to use colemanite as flux.

железорудное сырьебакальские сидеритыобогащение рудыметаллизацияконцентратэлектроплавкаколеманитiron ore raw materialsBakal sideritesore beneficationmetallizationconcentrateelectric meltingcolemaniteРабота выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект № 22-29-00400.The work was supported by the Russian Science Foundation, project No. 22-29-00400.ReferencesАхлюстина А.И. Кристаллохимические изменения сидероплезита при обжиге бакальской железной руды. Горный журнал. 1968;(8):60–61.Akhlyustina A.I. Crystal-chemical changes in sideroplesite during firing of Bakal iron ore. Gornyi zhurnal. 1968;(8): 60–61. (In Russ.).Хохлов Д.Г., Ахлюстина А.И. Технология подготовки бакальских карбонатных железных руд к доменной плавке. Сталь. 1968;(4):289–294.Khokhlov D.G., Akhlyustina A.I. Technology of Bakal carbonate iron ores preparation for blast furnace smelting. Stal’. 1968;(4):289–294. (In Russ.).Ахлюстина А.И., Жуковский Г.В., Квасков А.П. Технологическая классификация железных руд Бакальского месторождения. Труды «Уралмеханобр». 1972;18:37–43.Akhlyustina A.I., Zhukovskii G.V., Kvaskov A.P. Technological classification of iron ores of the Bakal deposit. Trudy “Uralmekhanobr”. 1972;18:37–43. (In Russ.).Красноборов В.А., Ярошевский С.Л., Денисов А.А. и др. Эффективность и перспективы применения сидеритовой руды в доменной плавке. Донецк; 1996:87.Krasnoborov V.A., Yaroshevskii S.L., Denisov A.A., etc. Efficiency and Prospects of Application of Siderite Ore in Blast Furnace Smelting. Donetsk; 1996:87. (In Russ.).Юрьев Б.П., Меламуд С.Г., Спирин Н.А., Шацилло В.В. Технологические и теплотехнические основы подготовки сидеритовых руд к металлургическим переделам: Монография. Екатеринбург: ООО АМК «День РА»; 2016:428.Yur’ev B.P., Melamud S.G., Spirin N.A., Shatsillo V.V. Technological and Thermal Engineering Bases of Siderite Ore Preparation for Metallurgical Processing: Monograph. Yekaterinburg: Den’ RA; 2016:428. (In Russ.).Вусихис А.С., Леонтьев Л.И. Применение сидеритовых руд при производстве чугуна и стали: Монография. Москва, Вологда: Инфра-Инженерия; 2022:116.Vusikhis A.S., Leont’ev L.I. Application of Siderite Ores in Iron and Steel Production: Monograph. Moscow; Vologda: Infra-Inzheneriya; 2022:116. (In Russ.).Тациенко П.А. Подготовка труднообогатимых железных руд. Москва: Недра; 1979:208.Tatsienko P.A. Preparation of Refractory Iron Ores. Moscow: Nedra; 1979:208. (In Russ.).Тулин Н.А., Кудрявцев В.С., Пчелкин С.А. и др. Развитие бескоксовой металлургии. Москва: Металлургия; 1987:228.Tulin N.A., Kudryavtsev V.S., Pchelkin S.A., etc. Deve­lopment of Coke-Free Metallurgy. Moscow: Metallurgiya; 1987:228. (In Russ.).Курунов И.Ф., Савчук Н.А. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. Москва: Черметинформация; 2002:186.Kurunov I.F., Savchuk N.A. State and Prospects of Direct Metallurgy of Iron. Moscow: Chermetinformatsiya; 2002:186. (In Russ.).Бондаренко Б.И., Шаповалов В.А., Гармаш Н.И. Теория и технология бескоксовой металлургии. Киев: Наукова думка; 2003:536.Bondarenko B.I., Shapovalov V.A., Garmash N.I. Theory and Technology of Coke-Free Metallurgy. Kiev: Naukova Dumka; 2003:536. (In Russ.).Шумаков Н.С. Получение металлизованного концентрата из сидеритовых руд Бакальского месторождения. Комплексное использование минерального сырья. 1990;(4):52–55.Shumakov N.S. Production of metallized concentrate from siderite ores of the Bakal deposit. Kompleksnoe ispol’zovanie mineral’nogo syr’ya. 1990;(4):52–55. (In Russ.).Вусихис А.С., Двинин В.И., Дмитриев А.Н., и др. Оценка эффективности получения высокометаллизованного концентрата из бакальских сидеритов методом прямого восстановления во вращающейся печи. Металлург. 2001;(1):37–40. https://doi.org/10.1023/A:1010495309806Vusikhis A.S., Dvinin V.I., Dmitriev A.N., Kashin V.V., Leont’ev L.I., Nafikov R.A., Chentsov A.V., Shavrin S.V. Evaluating the efficiency of producing highly metallized concentrate from Bakal siderites by hot reduction in a rotary kiln. Metallurgist. 2001;45(1-2):14–19. https://doi.org/10.1023/A:1010495309806Патент RU 2489494 C1. Способ металлизации магнийсодержащих карбонатных железорудных материалов / Вусихис А.С., Шешуков О.Ю., Леонтьев Л.И., заявл. 05.12.2011; опубл. 10.08.2013. Бюллетень изобретений. 2013;(22).Vusikhis A.S., Sheshukov O.Yu., Leont’ev L.I. Method of metallization of magnesium-containing carbonate iron ore materials. Patent RF no. 2489494, MPK В21С 1/00. Bulleten’ izobretenii. 2013;(22). (In Russ.).Жунев А.Г., Юрьев Б.П., Бланк М.Э. Интенсификация процессов обжига и агломерации сидеритовых руд. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации. 1988;3:2–13.Zhunev A.G., Yur’ev B.P., Blank M.E. Intensification of firing and agglomeration of siderite ores. Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific, Technical and Economic Information. 1988;(3):2–13. (In Russ.).Пахомов В.П., Душин А.В. Оценка минерально-сырьевой безопасности УрФО. Экономика региона. 2008;(3(15)):129–143.Pakhomov V.P., Dushin A.V. Analysis of the mineral-raw material safety in the Ural Federal District. Ekonomika regiona. 2008;(3(15)):129–143. (In Russ.).Валиев Н.Г., Славиковский О.В., Славиковская Ю.О. Особенности освоения минерально-сырьевой базы на урбанизированных территориях Урала. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-техничес­кий журнал). 2012;(6):344–347.Valiev N.G., Slavikovskii O.V., Slavikovskaya Yu.O. Features of development of mineral resource base in the Urals urbanized territories. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten’ (nauchno-tekhnicheskii zhurnal). 2012;(6):344–347. (In Russ.).Корнилков С.В., Кантемиров В.Д. Железорудные месторождения Приполярного Урала как перспективная сырьевая база уральской металлургии. Известия вузов. Горный журнал. 2015;(8);22–28.Kornilkov S.V., Kantemirov V.D. Iron ore deposits of the Nether-Urals as a prospective raw materials base for the Urals metallurgy. Izvestiya vuzov. Gornyi zhurnal. 2015;(8);22–28. (In Russ.).Сойфер В.М. Использование продуктов прямого восстановления железа в электросталеплавильных печах. Но­вости черной металлургии за рубежом. 2007;(8):33–35.Soifer V.M. The use of products of direct iron reduction in electric furnaces. Novosti chernoi metallurgii za rubezhom. 2007;(8):33–35. (In Russ.).Тимошпольский В.И., Трусова И.А, Плющевский И.Н., Корнеев С.В. Перспективы производства и использования металлизованного сырья для получения высококачественных марок стали. Сообщение 1. Анализ современных схем получения металлизованного сырья. Литье и металлургия. 2009;(1(50)):134–138.Timoshpol’skii V.I., Trusova I.A., Plushchevskii I.N., Korneev S.V. Prospects for production and use of metallized raw materials for obtaining high-quality steel grades. Message 1. Analysis of modern schemes for obtaining metallized raw materials. Lit’ye i metallurgiya. 2009;(1(50)):134–138. (In Russ.).Rohmann B., Raper A.G. Recovery of vanadium from hot metal using the shaking ladle process a preliminary report. Journal of Iron and Steel Research International. 1970;208(4):336–342.Rohmann B., Raper A.G. Recovery of vanadium from hot metal using the shaking ladle process a preliminary report. Journal of Iron and Steel Research International. 1970;208(4):336–342.Вусихис А.С., Агафонов С.Н., Тюшняков С.Н., Сергеева С.В., Леонтьев Л.И. Влияние борного ангидрида на вязкость и температуру плавления высокомагнезиальных сталеплавильных шлаков. В кн.: Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований: Труды VI Конгресса c международным участием «ТЕХНОГЕН 2023». Екатеринбург: УрО РАН; 2023:351–353. https://doi.org/10.34923/technogen-ural.2023.15.21.001Vusikhis A.S., Agafonov S.N., Tyushnyakov S.N., Ser­geeva S.V., Leont’ev L.I. Influence of boric anhydride on viscosity and melting point of high-magnesium steelmaking slags. In: Fundamental Research and Applied Development of Processing and Disposal of Technogenic Formations: Proceedings of the VI Congress with Int. Part. TECHNOGEN 2023. Yekaterinburg: Ural Branch of the RAS; 2023: 351–353. (In Russ.). https://doi.org/10.34923/technogen-ural.2023.15.21.001

The authors declare that there are no conflicts of interest present.